智能电网通信网络研究
摘要
先进的通信网络技术应用于智能电网，使电力网更加智能化。反应速度更快的通信设备和先进的技术减少了电网中断电、电压骤降等现象。促进电网智能化、建立新的通信基础设施是智能电网的两个主要研究方向。近几年，智能电网工程一直处于理论阶段，只有少数前瞻性的需求提出，研究工作仍处于初级阶段，对智能电网通信网并没有一个系统性全面的审查。本文对智能电网的通信网技术进行了全面的整理、审查，其中包含通信网构建、不同的通信网技术、QoS技术、优化资产利用率、控制和管理等。
1、引言
电网在我们的日常生活和工业中有着举足轻重的作用。然而，电网出现了很多问题。首先，相比40年前，电压骤降、断电、过载等现象发生频率增高。大多数断电、限电由设备反应迟钝导致。其次，随着人口的增加，现有的设备老化，为新增用户添加设备加大了电力系统的不稳定性。再次，大量碳排放量违背了环保理念。在美国，电力网的碳排放量占碳总排放量的40%。
同时考虑经济效益和环境利益，必须对现有不稳定、低效率的系统做出改进。改进后的系统必须是可靠的、可扩展的、可管理的、可扩展的、可互操作的、安全的并且符合成本效益。这样的电力基础设施被称为“智能电网”。智能电网能够利用最低的消耗有最大的产出量。智能电网通信不仅能够实现实时性、可靠性、可扩展性、可管理性，并且是可互操作的、安全的、面向未来的、具有经济效益的。
与其他电网相比，美国电网更加分散。整个美国电网由多家不同的生产商和经销商组成，而且消费者也可能成为生产商。当消耗者反馈电能时，如何给予消费者合理的经济效益是智能电网面临的一个重要挑战。为了满足以上需求，急需建设实用的基础设施。
因此，实现智能电网设备、应用程序、消费者和电网运营商之间的信息沟通很大程度上依赖智能电网专用信息网的设计、开发和部署。通信网是实现智能电网自动化和互操作性的关键。然而，还没有一个标准化的通信网应用于智能电网的建设。大多数组织、企业和研究人员提出了相关的如何把传统通信技术应用于智能电网的基本策略。有关智能电网通信网络化的研究非常多。
智能电网能够实现能源回馈，传回用户实时费用信息、耗电情况、实时需求，降低峰值需求策略，控制电器限电，实现储能机制，提高了能源的利用水平。
本文对智能电网通信网技术进行系统全面的分类和认知。文章提到的每个方面都可能会应用于智能电网。
本文剩余内容安排如下。第二部分介绍智能电网技术背景；第三部分列出了智能电网中应用的通信网技术并进行分类。第四部分对QoS技术以及优化问题进行阐述，并介绍了智能电网如何控制全网的消息和数据。第五部分提出智能电网面临的挑战和发展方向。第六部分得出结论。
2.电网和智能电网
2.1 基本电网系统
电网系统有四部分组成：发电厂、变电站、配电站、终端用户。最近电网系统工作如下：首先，是发电部分，利用风能、核能等产生电能；当电能到达用户，为满足用户，电压会进一步降低。最后，家用电器从计量器中得到电能。见图.1
2.2 什么是智能电网
什么是智能电网？不同的人或组织有不同的看法。但是众所周知，智能电网十分依赖于通信
基础设施的构建。
DOE of USA 对智能电网的定义如图.2所示。最底层的物理能源基础设施分配能源。在整个供应链中，通信基础设施定义在物理能源基础设施的上层。计算机/信息技术定义在第二层，用于实时决策。智能电网应用定义在最上层，创造电力系统价值。安全定义在另一个纬度，并覆盖所有的层。
以下段落将系统对智能电网进行定义。
通常，智能电网是一个通信数据网，在传输电力过程中收集并分析实时的输电、配电和耗电信息。根据这些数据，智能电网给公共建设、供应商以及用户提供预测信息和合理建议，以便实现更好的电能管理。从另一个方面来讲，智能电网是一个复杂的系统，为此NIST已经提供了概念性的基础构架，这个概念性的体系结构参考模型提供了一种分析使用实例的方法，并提供实现互操作的标准化接口，促进网络安全的发展。
尽管智能电网由传统电网发展而来，但是智能电网有更多的需求和新的特点，主要要求如下：
（1）AMI（先进的计量器）：AMI帮助用户了解实时电价并提供优化的电能使用方案，此外，消费者成为知情的参与者，根据自身和电力网的需求采用不同的采购模式，这样可以确保电力系统个可靠性。
（2）广域态势感知。用于监测和管理电力系统的所有组件，例如，它们的性能和行为可以被预测或修改，可以避免或者解决潜在的紧急事件。
（3）IT网络集成。智能电网的范围（产电、输电、配电、耗电以及控制中心）以及它的子范围将会使用各种由IT网络发展来的通信网。
（4）互通性。智能电网将会容纳两个或以上的网络、系统、设施、应用程序或者组件进行可靠的、有效的安全通信，而不会给用户带来任何不便。智能电网将会成为一个互通系统。也就是说，不同的系统可以交换有用的、可操作的消息。
系统会共享具有相同意义的信息，相应的消息会得到预先定义的反应。智能电网信息传递的可靠性、保真性以及安全性必须达到一定的性能水平。
（5）需求响应和消费效率。用户或消费者会降低在尖峰时间的用电量。会有相应的节电设备帮助用户实现这一功能。
综上所述，智能电网主要实现了有效性、可靠性、智能性等特点。智能电网通信存在很多挑战和问题。例如，如何使电力生产和消费更加灵活，实现动态定价、少量能量收集、可重复使用等。由此，需要更新电力通信和消费设施。与此同时，在电力专网中引入公共网络信息，产生信息的安全性和保密性等问题需要得到相应的重视。很明显，将会引入IT网络脆弱性等问题。例如，黑客可以在不触发计量器的情况下偷走用户电能，因此，NIST已经发布了一个解决智能电网网络安全和隐私问题的指导方针。
2.3 关键技术
为了实现智能电网的优势特点，NETL描述了五种关键技术。如下，并如图.3所示。
2.3.1 集成通信
高速率、完全集成、双向通信技术推动智能电网成为实现实时信息、电能动态交换的“大基础设施”。开放的体系结构会营造充分利用一个插件和播放的环境，实现网络各个组件之间的安全对话、互听和活动。
2.3.2传感与测量
传感和测量技术会加强电力系统的测量并实现数据的信息化，可以评估设备的性能、电网完整性，支持先进的继电保护，消除计量器评估，防止能源偷窃，实现需求响应并缓解拥塞。
2.3.3 高级组件
高级组件在电网的性能方面起到很大的作用。下一代电力系统设施将应用材料、超导、电力电子和微电子技术的最新成果。介时会电功率密度更高、系统更加可靠、电能质量更好，电功效率提高并能获得巨大的环境效益，实时诊断得到改进。
2.3.4 先进的控制方法
采用新方法监测重要组件。诊断更加快速，对任何事件能够做出实时正确的反应。支持市场定价，并提高资产管理和运营效率。
2.3.5 先进的接口和决策支持
在很多情况下，运行者需要在很短的时间内做出决定。现代电网，电网运营商和管理人员若更加迅速做出决定需要依赖更广泛的、无缝的、实时的应用程序和工具。先进接口的决策支持能够加强人工在电网各级的决策能力。
3.1智能电网构架
建立实用的智能电网基础设施面临的挑战有：不同的公用企业、用户之间的互通性和兼容性，以及如何合理地融合新技术（智能电表基础设施）。
从长远角度设计智能电网通信网并将其融合为一个通用的模型十分有必要。文献【177】的作者Sood等描述了当前的IEEE标准，标准禁止使用多个应用程序管理互联的分布式发电，这样是有利于电网的发展的。Sood等强调IEEE中St.929-2000已经Std.1547-2003指出低于250mVA（million VA=million Watt）的DR（分布式资源）单元不得使用监测和控制设施。这些标准应该修改为，无论规模大小，智能电网都是可监测的、可控的并且支持数据通信【177】。【176】的作者Chen等认为，为了优化电能应用应当建设用于处理信息的信息通信结构。他们强调，一个成功的智能电网能够通过信息通信结构支持产电（集中式的或分布式的）消费（瞬时的或预测的）、储能（或者电能变换），以及配电消息的传递。智能电网需要引进网格计算或者云计算来优化电能的应用。这样，智能电网会更坚强，安全问题将会成为一个主要问题。
在总览智能电网通信构架之前，需要重新认识一下智能电网的构架。智能电网构架的建议有三个主要来源：
（1）政府组织：设备的要求和智能电网的蓝图。
（2）工业：通信基础设施实现的建议。
（3）学术界：宏观集中定义通信架构和解决方案。
表1
通信/网络列表
分类文献描述
电力线通信Application of PLC in SG
consumption[181]
Packet-oriented communication
protocols for SG
Services over low-speed PLC[182]
Broad band over power lines could
accelerate the
Transmission SG[183] PLC 在智能电力通信中的应用
根据IPv6/TCP利用PLC的低速率提出了一个协议栈SG通信和分配的挑战
提出基于IP的宽带业务
基于IP的通信网络Aproposed communications
infrastructure for the Smart Grid[2]
Internet protocol architecture for the
Smart Grid[6]
Why IPi s the right foundation for the 低延迟需用光学介质；提出基于IP的AMI分配网络；智能电网技术可以为公用事业企业、客户提供信息和建议优化电能使
Smart Grid[184]
Smart Grid leveraging intelligent communications to
Transform the power in frastructure[180] 用；信息孤岛；智能电网通信问题和相应的互联网构架解决方案；问题分类及智能电网中针对产电、输电、配电已经用户的解决方案
无线网在SG中的应用Wireless networks for the smart energy
grid:
Application aware networks[185]
Control-aware wireless sensor network
plat form for the Smart electric
grid[186]
The role of pervasive and cooperative
sensor networks In Smart Grids
communication[187]
Wireless sensor networks for domestic
energy
Management in Smart Grids[188]
Cooperative sensor networks for
voltage quality
Monitoringin Smart Grids[189]
Toward a real-time cognitive radio
network test bed: architecture,
hardware platform, and application to
Smart Grid[190]
Frequency agility in a ZigBee network
for Smart Grid application[191]
Applications of McWiLL broad band
multimedia trunk communication
technology inSmartGrid[192] 无线蜂窝网络构架
无线传感网络的变电站和代
ZigBee在智能电网中的应用
WSNs应用于减少家庭用电
WSNs用于监测智能电网的电压质量
认知无线电技术应用于只智能电网
ZigBee应用于智能电网面临的挑战
McWiLL干线通信在智能电网中的应用
QoS Smart Grid communications:QoS
stovepipes or QoS
nteroperability?[193]
QoS routing in SmartGrid[194]
New IP QoS algorithm applying for
communication
sub-networks in Smart Grid[195] QoS的互操作性、AMI插件、精简系统
Qos路由应用价格信号传输
智能电网中新的基于IP的Qos快速包传输算法
优化Optimize sassetutilization and operates
efficiently[196]
Information aggregation and optimized
actuationin
Sensor networks:enabling smart
electrica lgrids[197]
Smart Grid communication network 优化智能电网的整体前景：八方面的问题和挑战传感器和执行器网络（SANETs）应用于智能电网的优化
智能电网通信网了信息容量问题
capacity planning for power utilities[198]
控制和管理Agent-basedmicro-storagemanagement
for the Smart Grid[199]
Smart Grid design for efficient and
flexible power networks operation and
control[200] 代理技术；智能电网储能优化
智能电网的智能运行和控制以及如何评估
以上提出的构架都是基于整个智能电网并提出了智能电网必须实现的详细要求，某些智能电网的概念性框架已经被某些国际组织和公司提出：例如，DOE[1]、theStateofWestVirginia[7]、NIST[4]等。
DOE智能电网系统报告建议智能电网技术构架包括以下范围：市场经营者、可靠性协调、Gen/Load批发商、传输提供商、平衡机构、能源服务零售商、分销商以及最终用户（工业、商业和住宅）。
West Virginia 白皮书提议智能电网框架由四部分组成：传感与测量、先进的控制方法、改进的接口和决策支持以及高级组件。
NIST中指出智能电网应包括以下方面：用户、市场、服务，供给、运营商、批量生成、传输及配电。这是目前对智能电网构架描述最充分的建议。如图.4所述，用户可以进一步分为三类：家庭局域网（HANs）、建筑局域网（BANs）、工业局域网（IANs）。网络可以是无线网或有线网，能够实现智能电表、电器、能源分配设施、应用程序和消费者之间的消息传递。通信和应用由家庭能源管理系统、或者楼宇自动化和控制系统或其他能源管理系统决定。
综上所述，得出智能电网包括以下主要特点：（1）由多媒体传输消息；（2）快速收集和分析大量数据；（3）随着工业的发展而发展；（4）连接大量设备；（5）持续可靠；（6）连接各种系统；（7）保证安全；（8）投资回报最大。
根据智能电网构架，得出通信分布式构架（如图.5所示）。图中所示为通信网的基本框架，并没有表示出具体技术应用应用领域。在以后的篇章中我们将描述具体技术应用。
3.2基于互联网的构架
除了国际组织对智能电网构架提出相关概念外，一些研究人员将特定技术应用于智能电网。
[2]的作者Aggarwal等提出现有的网络进行从产电到下游配电的单向通信。在智能电网中一个消费点也可以产电。因此，通信网必须能够将消息传送到控制中心并将控制信息传送到各个端点处，能够作出正确的反应。与此同时，智能电网需要实现更多的终端用户互动，例如实时电表监测。实现以上要求，面临的挑战如下：
.严格延迟。如果控制中心错过来自传感器任何输入可能会发送错误的控制消息给电网的端点。延迟是在几毫秒的时间顺序。
大量的消息。随着组成成分的增加，信息量必然增加，网络需要实现传输大量的消息而没有严格延迟。
文章提出了基于IP的光纤智能电网信息传输模式。第一，基于IP的网络作为智能电网的骨干网络可以利用新的独立服务与技术，明显降低了价格。第二，由于光纤通信可以较容易实现几千兆大容量传输，从长远角度满足了智能电网大容量传输的要求。
文献【6】中的定义，智能电网是一个应用于电网的数据通信网络，收集和分析关于电网的传输、分配和耗电的实时信息。根据这些数据，智能电网技术可以为电力企业单位、供应商以及用户更好的用电提供相应的信息和建议。Cisco指出现有的电网由孤立的信息“岛屿”组成的，这是智能电网通信/网络面临的巨大挑战。由较高水平划分，智能电网可以分为两大部分：输电和配电，每一部分都应用独特的数据交换规则。但是智能电网各个组件之间的
信息传输是快速的、自由的。因此，互联网构建应用于智能电网有几个优势：
1、通过多媒体传输数据：IP可以连接任意种类的数据链路层网络，包括以太网、无线网等
等。
2、连接大量的设备。IPv6技术为大型智能电网提供直接寻址和路由。
3、连接各种类型的系统：IP技术不依赖于设备的类型。即可以识别任何基于IP的数据传输
系统。
4、可靠性：IP技术有更多应用于网络管理的工具和应用软件。
因此，Cisco认为，IP协议是实现智能电网互通性和安全的最佳选择。但是，由此引入的威胁和脆弱性带了巨大的挑战。在智能电网中是否采用IP协议仍然需要更多的研究和探索。
综上所述，基于互联网的智能电网在可扩张性、安全性和互通性上有很大的优势。
3.3电力线载波通信构架
电力线载波通信一般通过布线系统传输调制载波信号。由于电力线传输交流电，所以在传输高频信号上有一定的局限性。所谓的电力线互联网——电力线宽带是电力线载波通信的一个特例，即通过普通的电力线传输宽带信号。在能够高速上网的楼层，BPL调制解调器插在插座上把电脑和互联网连接起来【201】。
Liu在【181】中提出了一个双向电力线载波通信模拟试点。用电力线载波通信终端从交流电线中收集消费信息。将电力线载波通信扩展到用户不仅解决了问题，同时大大降低了成本，提高了电力通信效率。通信技术自身特性的使电力线在高速传输消息方面有很大的瓶颈。采用光纤复合电缆很好解决了低速传输的瓶颈。Liu提出了一个协议栈把电力线载波通信物理层通信变成一个强大的通信模型。
NETL认为智能电网传输面临着很大的挑战。由于智能电网传输需要在各站以及控制中心之间实现宽带、低延迟传输，以及安全链接。他们对BPL是否能够大规模的应用到智能电网做了测试。测试结果证明，BPL只适用于中压段，不适用于高压端。和AEP合作测试是结果是，在69KV电压下连接5公里远的子站，传输速率达到10MB秒并有5毫秒的延迟。
电力线载波通信有传输速率低的局限，若智能电网实现可靠、坚强的传输需要改进传输介质或者使用特定的技术使低速率的电力线载波通信更加可靠强大。
3.4无线网
前面提到，智能电网可以分为HANs、BANs、IANs、NANs、FANs：无线或有线可以连接公用工程系统和客户端用于支持广泛的通信和控制应用程序，其中包括要求响应和自动分配。这些网络的分布地域较广。由此，一系列的无线或有线的技术应用于智能电网网络，包括Cellular、RF Mesh，WLAN 802.11，WiMAX，ZigBee，McMill等等。
3.4.1蜂窝网络
Clark在文献【185】中认为，智能电网采纳了传感器和控制设备，无线网中的2G、3G甚至是4G技术都能够适用于智能电网，从而实现智能电网四个特点：应用确知的、大量单元连接、高服务覆盖率以及优化路由数据。现在智能电网通过SCADA系统实现高压网络的监控，3G技术应用有限。同时，3G技术可以实现低中压网络通信。由于缺乏可靠性和QoS，3G 技术只是临时的选择。因此，有必要应用4G业务如WiMAX或者LTE弥补3G技术的不足，同时4G技术可以实现更高宽带的传输并提供更多的信道满足智能电网日益增长的需求。3.4.2传感网络
在文献【186】中，Gadze提出了一种层次的无线嵌入式传感器平台，这是一个多层次、分散的平台，降低了恶劣的电源环境和因设备年份的不同带来的影响，同时克服了在各个子站或者产电设备中，因无线网本身路由损耗、阴影衰落、环境噪声等特点，而造成其性能不可预见性的弱点。
在文献【188】中Erol-Kantarci 和Mouftah提出了应用于家用无线传感网的ACORD技术，这个技术减少了家用耗电量。TOM和EMUs技术支持ACORD技术的实现。首先，TOM技术使计费更加灵活，计费的标准会根据高峰期、中峰期以及低峰期调整计费。其次，EMUs接受并且协调用户的需求。但是，实现过程存在挑战：首先，用户改变原来的用电方式有一定的难度；其次，动态定价有可能造成负载震荡，产生削峰填谷；再次，当协调各个应用程序工作时，无线通道本身会产生干扰。
Bisceglie在【189】认为，电能质量日益受到重视，如何实现大面积电压管理十分重要。文章通过无线自组传感网实现一个充分分散化的电压质量监控体系结构。在自组网中，每个节点通过本地信息和交换的互信息计算自身和全网的性能。
3.4.4认知无线电网络
Qiu在【190】中提出了将认知无线电网络技术应用智能电网的新方法。他们认为，认知无线电技术可以提高智能电网的安全性。
3.4.5McWill网络
McWill网络是一种无线宽带多媒体集群通信系统，它采用动态信道分配和智能天线，以提高其吞吐量。作者认为，智能电网通信需要解决三个主要问题：
1、开放的集成式通信系统和完整的通信标准。
2、分布式通信网络的建设。
3、备份通信系统和应急调度通信系统的建设。
在分析了McWill通信技术的优势，例如应用共享信道支持数据传输、丰富的和直观的状态显示、宽带传输、IP共享等之后，文章提出了应用于智能电网的McWill宽带多媒体系统。现存的应用于智能电网的无线的技术都有相同的特点：实时性、可靠性、可扩展性、低花费、低延迟等。PLC技术已经应用于智能电网满足建设要求。同时，传统的通信网络例如互联网也已经在智能电网中得到一定程度的应用。但据智能电网需求不同，尤其在中低压领域，通信/网络采用的技术也不同，可以是无线技术或有线技术，广域网或者局域网。
4 通信/网络中的其他问题
智能电网中有大量不同种类的系统、设备、通信媒介、协议，通信\网络的互通性成为关键需求。必须实现QoS技术，同时，智能电网需优化资源利用提高产电效率。这一部分主要介绍这两个要求和特点，并对通信控制和管理做出研究。
必须发展QoS和优化技术满足智能电网日益增长的、细化的要求。
同时，随着通信和网络技术的发展，QoS和优化技术也随之发展。
在智能电网中，控制和管理技术处于起步阶段，各个组织应加强合作以应对智能电网中日益增加的设备数量。
4.1QoS
互通性是智能电网数据通信的关键要求【193】。Bakken和Pullman【193】强调在智能电网全网中的必须支持QoS的互通性。他们明确，存在多个非功能性的QoS特性，如延迟、速度、保密性、关键性/可用性等。他们建立了一个精干系统将各个元素紧密的连接起来，使各个元素不能被单独分化、升级或重构。然后他们提出了从高层次到低层次支持QoS互操作性的中间件APIs【193】。
Li和Zhang【194】认为智能电网是通过价格信号控制电力负荷的新技术。为了获得正确的实时通信价格，在价格管制中不允许存在延误或中断。由此提出了智能电网通信QoS机制。首先，他们通过分析电力动态市场和延迟、中断对通信的影响以及家电产品的收入获得QoS 要求。其次，将QoS推导转化为优化问题从而获得最大的回报。再次，采用简单贪婪路由算法确保服务质量。
Yang在【195】中提出传统的尽最大努力路由协议不能满足新的要求，例如信息数量和流量
种类的增加。提出融合MPLS和DiffServ技术的新IP QoS算法，为IP QoS 提供了保证服务以及快速数据转发包。
4.2 优化
智能电网的目标之一就是优化资源利用，提高全网效率【196】。NETL报告指出智能电网利用最新技术优化资源利用主要分为两个阶段：在短期内，依赖于正确运行日常设备，长期内依赖于改进的资源管理过程。最终得到以下八个特点【196】：提高资源利用率、降低系统的损耗和拥塞、改进容量规划、预测维护、减少停电时间、更好的客服服务和工作管理、更好的操作风险管理、提高功率密度。
Pendarakis在文献【197】中指出，SANETs已经应用于智能电网的发电和配电中。Luan在文献【198】中指出为了适应未来实用的增长以及使用AMI的新的应用程序，建立有足够容量的通信网络十分有必要。通过计算流量模式、消息数据的大小和通信协议开销获得主要路径的通信网络流量概况。
QoS和优化是智能电网的通信/网络的两个关键属性。QoS保证了通信的可靠传输，优化资源以及网络应用。另一方面讲，优化技术提出了实现QoS通信的需求。由此，运行和维护费用以及投资会获得更大的效率。
4.3 控制和管理
在智能电网中需要容纳各种生产点、客户，实现动态电力市场、优化资产等，对运行进行监控和管理。
Momoh[200]认为智能电网应该具有更强的适应性、可靠性、安全性。用户需要更高的电能质量和更加可靠的电能供应。由此，他们认为智能电网需要应用智能化的互操作代理。例如远程通信、控制和优化【200】。由于智能电网中智能化标准没有确定，并且无法衡量，他们提出了几点智能功能目标：
1、实时的相角和电压稳定性、根据智能数据实现崩溃监测和预防。
2、基于智能协调控制的无功功率监测。
3、基于智能开关操作的故障分析和重新配置计划。
4、利用智能开关激励载荷和振动实现发电和负载平衡，减少需求终端并控制频率。
5、在配电和需求侧管理使用调峰的需求响应策略。其中也包括增加的可再生资源的增值和
控制。
在系统规划和维护水平方面有几个层次的问题需要解决。例如，决策者过多，规划具有不确定性、缺乏对实时系统控制的预测。
Vytelingum在文献【199】认为在家庭用电中使用微储存设备节省了电能减少了化石燃料的燃烧，但面临负荷超载的问题。为了解决这个问题，他们提出了一种基于代理的微存储管理技术总体框架，在这个框架中运用了纳什均衡分析电网，并制定新的适应市场条件的基于代理的存储学习策略。
控制和管理智能电网跨越了通信、优化、控制、动态优化技术甚至是社会和环境制约多个学科。
5.挑战和研究方向
智能电网通信的多种挑战决定了研究方向。
5.1联通性
不同的供应商、用户以及电力企业采用不同的通信技术。利用不同管理域的实现大量的配电网络通信、电能源、消费者之间通信十分具有挑战性。因此实现智能电网的互通性非常困难，导致多种通信技术和标准共存。例如，在家用领域ZigBee和WiFi都可以使用。
5.2 跨学科
智能电网涉及很多种组织和团体，导致其跨学科的特点。包括无线传感网络、驱动和电力系
统、通信/网络的电力系统和控制系统的集成、集成的安全性和动力系统的集成。
5.3可扩展性
智能电网涉及大量用户，其扩展性十分重要。在小范围领用应用的技术不一定能够扩展到大范围，由此实现有线、无线网络之间的无缝移动通信并满足QoS的需求尤为重要。
5.4 安全性和隐私
增长的互通性和互操作性给智能电网引入了网络漏洞。如果不能解决脆弱性问题，将给智能电网带来巨大的隐患。安全问题包括未经授权的智能电报的数据访问，分布式关闭所有设备攻击、智能计量数据不可否认、盗窃电力、攻击智能网格基础设施造成停电等。智能电网中也涉及到隐私问题，例如计量数据可能会泄露敏感或者私人信息。
安全和隐私极其重要。阅读【203】获得更详细的信息。
5.5性能
首先智能电网是一个异构系统，有大规模的部署，并跨多个学科领域，是一个动态和不确定性系统。
其次，建立更好、更快、更安全和更加强大的控制和通信网络需要更高的效率。
5.6测试平台
测试平台十分重要和必要，只有通过测试才能得出研究和测试结果。
5.7 进一步的评论
由于HAN, IAN, BAN, NAN, 和FAN是在2010年IEEE提出的，大量的网络结构设计、应用和测试工作需要做。
另外，许多现存的、新的高质量、实时性能好、可靠的有线和无线技术可以应用到智能电网的通信网络构建。
电源学会和IEEE通信协会需要通力合作提出相关的物理层标准。
6、结论
智能电网是一个输电系统，并拥有以下两个特点：首先由一个双向的、实时的、可靠的、大容量的通信构架满足智能电网日益增长的需求。例如，来自客户的账单、全网的控制和管理信息，电网资源的优化等等。其次，利用IT网处理和控制大量信息。
回顾了了通信和网络技术，包括通信/网络构架、QoS和优化、运行的管理和控制。
智能电网综述 摘要：智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。目前，以美国、英国、法国、德国为代表的欧美国家，己经纷纷加入到研究和发展智能电网的行列中来，将智能电网(Smart Grid )作为末来电网发展的远景目标之一，建立一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的电力系统。具有对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务的智能电网是未来电网的发展方向。本文阐述了智能电网的内涵和特点，分析了国内外智能电网的研究进展和我国发展智能电网的条件，对一些现有的研究行进了分析和讨论。 关键词：智能电网；智能化；信息化；节能减排； 1 智能电网的概念 随着一些国家对电网的环境影响、可靠性和服务质量的关注，电网朝着更经济、稳定、安全和灵活的方向发展，因此提出了“智能电网”的概念。智能电网是以通信网络为基础，通过传感和测量技术、电力电子技术、控制方法以及决策支持系统技术，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和高服务质量的目标，其主要特征包括自愈、引导用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、电力市场以及资产的优化高效运行。 目前，全世界智能电网的发展还处在起步阶段，没有一个共同的精确定义。对于智能电网，各个国家的定义有所不同。美国能源部在《Grid 2030》中将智能电网定义为:一个完全自动化的电力传输网络，能够监视和控制每个用户和电网节点，保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动。中国物联网校企联盟将智能电网更具体的定义为:智能电网由:智能配电网、智能电能表、智能发电系统、新型储能等系统组成。欧洲技术论坛把智能电网定义为:一个可整合所有连接到电网用户所有行为的电力传输网络，以有效提供持续、经济和安全的电力。而国家电网中国电力科学研究院将智能电网定义为:以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充
浅谈智能电网中的通信技术 智能电网是特高压取得突破后，国网公司在新的起点上推动国家电网科学发展水平的必然选择，建设统一坚强智能电网具有重要意义。智能电网的范畴很广，笔者在这里试图介绍下智能电网中可能运用的通信技术。 通信因其传输和感知功能被誉为电网的“神经系统”。在智能电网及其通信技术的见解中，国外各主流厂商可谓仁者见仁，智者见智。国际咨询商同时受聘于华东电网公司和安徽电力公司的埃森哲也提出了自己的观点。这里就来介绍下她对智能电网中通信技术的理解。 1、第二代互联网 目前的因特网协议是IPV4，它的下一个版本就是IPV6，这个新版协议就是第二代互联网的基础，可实现“产对产”连接，有庞大的地址数量，传输速度更快。如果说IPV4是“人机对话”，那么IPV6可以扩展到任何物间对话，如家用电器、传感器等。这个功能是比较强大的。 2、光纤以太网 以太网是众所周知局域网通信协议标准。以太网的传输介质主要是双绞线和光纤。一般主干通信网络都使用光纤，电力系统也是如此。光纤至少有两大优点是双绞线铜缆暂时不可比拟的。一是通信容量非常大，传输距离远；二是能抗电磁干扰能力强，信号串扰小，传输质量佳。 3、电力宽带
顾名思义实现电力宽带的目标就是用电力线来传输信息，而电力线通信（PLC）。PLC具有极大的便捷性，只要连接到房间内任何的插座上，就可立刻拥有4.5—45Mbps的高速网络接入。PLC利用GMSK （高斯最小频移键控、移动全球通的调制方式）和OFDM（正交频分复用）将用户数据进行调制，然后进行传输。目前国网信通下属的中电飞华公司已将电力宽带引入商用，推广到北京的一些小区中。 4、3G及4G无线通讯技术 3G对我们来说并不陌生，在国内三大运营商的鼎力支持下，3G 移动通信已如火如荼地发展起来。他的特点就是速度快、流量大，可以传输视频。无线通信中，OFDM,智能天线，MIMO（多进多出），LTE （长期演进项目）也被视为3G或4G的主流技术或标准。我觉得目前在应急通信上极有可能用上这些高速移动技术。全球排名靠前的国产设备商华为公司在这些技术储备上有一定优势。 5、新型无线网络技术 当今常见的无线网络有移动通信网，无线通信网（WiFi,Wimax）篮球网络, Adhoc网络（无中心自组织的多跳无线网络），还有较新的无线传输网络。无线传感器网络由一定数量的传感器节点，通过某种通信协议连接而成的网络体系。 在国内，中科院上海微系统所对次项技术的研究处于领先地位，并已开始参与一些国际标准的制定。 以上，便是笔者对埃森哲通信技术观点的简要介绍。可以看出，
智能电网中微电网优化调度综述 智能电网是一种智能技术系统，它包括优先使用清洁能源、动态定价以及通过调整发电、用电设备功率优化负载平衡等特点。终端用户不仅能从电力公司直接购买用电，同时还可以从储能设备中获取新能源和清洁能源，例如太阳能、风能，燃料电池、电动汽车等。另一方面智能电网具备高速、双向的通信系统，供电端与用电端实现实时通信、并且系统能够保证电网安全、稳定和优化运行。具有坚强、自愈、兼容、优化等特征。 微电网是一种新型的网络结构，是实现主动式配电网的一种有效的方式。由一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，可实现对负荷多种能源形式的高可靠供给。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置，它们接在用户侧，具有成本低、电压低及污染低等特点。开发和延伸微电网能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，使传统电网向智能网络的过渡[1]。 1、微电网的组成及结构 微电网是由多种分布式电源（既包含有非可再生能源发电的燃料电池、微型燃气轮机；又包含可再生能源发电的风力和光伏发电单元等），再加上控制装置、储能装置和用电负荷共同组成。微电网的组成结构十分灵活，可以满足某片区域的特殊供电需求。微电网不仅可以通过公共连接点（PCC）与大电网连接，采用并网运行模式；还可以在大电网电能质量下降或者电网故障而影响到微电网内负荷正常用电时，在公共连接节点（PCC）处与大电网断开，采用孤岛运行模式。 典型的微电网结构如图1-1 所示。它是由热电联产源（CHP）如微型燃气轮机、燃料电池，非CHP源如风力发电机组、光伏电池组及储能装置等组成。微电源和储能设备通过微电源控制器（MC）连接到馈线A和C。微电网通过公共连接点（PCC）连接到配网中进行能量交换，双方互为备用，提高了供电的可靠性[2]。
通信技术在智能电网中的应用 广东电网公司肇庆供电局周亚光摘要：随着通信技术、计算机信息技术的发展和电力生产调度自动化水平的提高。建设强大的智能电网已成为必然的发展趋势。智能电网就是以稳定的电网框架为基础，以通信网络和计算机信息网络为平台，对电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度等方面进行智能控制，实现电力、信息、业务的高度融合。在智能化电网的建设过程中，通信技术在其中起着至关重要的作用，本文将详细介绍通信技术在智能电网建设过程中的应用。 关键词：智能控制、数据采集、数据传输、通信协议、综合数据网、工业以太网设备 一、智能电网的产生背景； 1、电网规划与建设面临着严峻的用电高峰和电网建设费用的压力，同时规划和建设的合理性的合理性也面临考验。 2、电网的运行方面，用户对供电可靠性的要求越来越高、同时运行单位对电网设备的运行状况需要有更多的了解。 3、资产维护：设备的当前健康状态、设备维修和更换的最佳时机、设备的维修质量电力作业的费用需要得到合理的安排 4、电力营销：需求侧管理服务水平、电费回收率、窃电损失需要及时的掌握。 建设智能电网可应对上述的挑战： A、通过收集电网各种数据，指导电网和设备的投资，使得设备在逼近设备容量或实际能力的情况下运行，充分挖掘设备的潜力。 B、通过电网的实时重构和优化运行方式，使得设备在其实际容量范围内运行，延长设备使用寿命。 C、充分利用实时信息，缩短停电时间。 D、加强需求侧管理，提高效益。 E、为合理的电网投资提供决策支撑。 在传统电网的基础上，智能电网进一步扩展了自动化的监视范围，增加了信息的收集和整合以及对业务的分析和优化，实现了电网的智能化。可帮助电网企业提高管理水平、工作效率、电网的可靠性和服务水平。 智能电网分五个层面：1、电网数据采集2、数据传输3、信息集成4、分析优化5、信息的展现 （1）、电网数据的实时采集 实时数据是智能化电网的重要支撑，包括以下三方面的数据，A电网运行数据，B 设备状态数据C客户计量数据 目前，因为电网公司的数据采集主要关注电网的运行数据上，对另两方面的欠缺，只有增加了这两方面的数据采集，才能使整个电网可视化，为走向智能化作准备。 （2）、数据传输 基于开放标准的数字通信网络保证客户计量和设备状态数据以及电网运行数据的可靠传输。 （3）、在信息集成、分析优化、住处展现三方面，主要集中了计算机信息网络技术的应用。 通过采集和通信网络传送上来的数据为电网的规划设计、运行和资产的优化提供决策支持 1、电网设计优化 A、通过对用户负荷模式的分析，能够很清楚的确定需要改造的、可能存在过负荷的
浅谈我国的坚强智能电网 摘要：智能电网是21 世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势，我国也开始进入智能电网高速发展时代。建造坚强智能电网是我国电网发展的必然趋势，能够带动整个电力行业的优化，构成电网的发、输、配、送、用等重要组成部分，必然也要向智能化方向协调发展，最终实现电网的可持续发展。因此，对坚强智能电网的评价、研究是十分必要的。本文主要介绍了智能电网发展背景，阐述了对智能电网的认识，综述了我国智能电网的发展历史、和“三步走”、“一特四大”的坚强智能电网发展战略，以及对电网关键技术的要求，最后对我国智能电网的发展做出了展望。 关键词：智能电网能源三步走一特四大 正文： 我国能源消费是以煤为主, 煤炭消费占一次性能源的70%左右, 清洁能源的比重相对较低, 面临着环保问题的严峻挑战，故而我国政府高度重视清洁能源发展。根据规划, 我国将在甘肃酒泉、江苏沿海和内蒙古等地建设若干个千万kW 级的风电基地, 打造“风电三峡工程”；在西北部地区发展大规模太阳能光伏发电；继续加快中东部地区核电开发和西部大型水电开发。我国的水能、风能、太阳能等可再生能源资源具有规模大、分布集中的特点, 需要走集中开发、规模外送、大范围消纳的发展道路。同时,风电、太阳能发电具有随机性和间歇性的特征, 水电具有明显的季节性特征，客观上要求电网大幅提高安全稳定水平，适应各类电源接入和送出的需要，发展核电同样也需要坚强电网的有力支撑。要满足以上需求，传统电网将面临极大挑战, 技术升级势在必行。另一方面, 2009 年1月,国家电网自主创新投产的特高压线路已经试运行成功, 这为下一步发展智能电网提供了坚实的基础。因此，国家电网公司结合我国的基本国情和特高压实践,提出了建设“坚强智能
智能电网技术综述 摘要：日前全球资源环境压力的不断增大，随着电力市场化进程的不断加快以及用户对电力供出的越来越高的要求，国家安全、环保等各方面都对电网的建设和管理提出了更高的标准。智能电网是国际公认的解决21世纪能源问题的一个重大解决方案。电力与通讯是的双向化是智能电网的一大特色，灵活、清洁、安全、经济、友好等性能都是智能电网是未来电网的发展方向。欧美等发达国家纷纷投入大量的精力，力求在智能电网研究邻域有所斩获。而在中国，在政府及国家电网公司的政策引领推动下，智能电网研究正不断向着建设中国特色智能电网的目标稳步前进。 关键词：智能电网，能源问题，传统电网，智能电网技术 一、论文研究的背景及意义 坚强智能电网的发展在全世界还处于起步阶段，没有一个共同的精确定义，其技术大致可分为四个领域：高级智能电网智能电网量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理。高级量测体系主要作用是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行；高级配电运行核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防；高级输电运行主要作用是强调阻塞管理和降低大规模停运的风险；高级资产管理是在系统中安装大量可以提供系统参数和设备（资产）“健康”状况的高级传感器，并把所收集到的实时信息与资源管理、模拟与仿真等过程集成，改进电网的运行和效率。智能电网是物联网的重要应用。 二、智能电网的内涵和特征 目前对于智能电网尚未有统一的定义，但一致认为智能电网是一个中长期的目标和愿景（vision）。 智能电网应以现代输配电网为物理基础，建立在集成和高速双向的通信网络平台上，综合应用先进的传感和测量、计算机、微电子、电力电子、控制以及智能决策等技术，利用电网实时全景信息，进行实时监控、灾变防护和用户互动，以实现可靠、安全、经济、优质、高效的电网运行和可持续发展。最终实现的智能电网应具有以下关键特征
电力通信技术论文 1.1是SDR技术 所谓SDR就是软件无线电技术，这种技术在电力信息通信中比较常见，之所以被广泛应用是因为此种技术拥有以下几种优势： 1.1.1A/D与D/A转换技术 此种技术在近年来取得了较大的进步，因为它能够实现高速信号的转换，在实现高速通信的同时能够最大程度上的减少了无线转换器原件的使用量，为制作数字元器件提供方便，可以说是一举多得。 1.1.2短距无线电技术能够通过铺设更为广泛的宽带实现无线通路 这样一来其机动性就有了很大程度上的提高，机动性提高的另一方面的体现就是此种技术能够支持不同的频段，这样一来使得技术的应用范围就更为广泛。 1.2.3此种技术具有很强的可拓展性
对于软件无线电技术来说它的模式并不是固定的，而是可以通过软件的升级开发出更多的服务与技能，重要的是这种升级能够适应复杂的实际操作要求，开放性使其具有无限的升级可能，这也是其被广泛应用并被认可的最为主要的原因。还有就是，软件本身能够通过实践发现问题并改进技术，很多时候这种改变是根据不通使用条件下的用户的要求而改变的，可以说，这种技术更“亲民”更为用户着想，在客户满意度方面有着很大的优势。 1.2就是DSP也就是数字信号处理技术 这项技术是近代以来电力系统不断完善升级的结果，可以说它代表了当今电力通信技术的最前沿的技术，此项技术实现的前提是无线数据通信的飞速发展，21世纪是通信技术的时代很可能在未来的很长一段时间都是，因为通信技术能够给所有社会人带来前所未有的便捷，所以近年来可以用飞速来形容此项技术的发展，当然这也就为DSP技术的发展提供了机会，可靠、准确、快捷和安全不仅仅是普通人的要求更符合电力系统对电力通信技术的要求，前文我们已经提到，我国的幅员辽阔电网覆盖的地域广泛，地质条件，气候条件，人文条件极为复杂，如何通过及时的、准确的通信来保证电力传输的安全稳定成为每一个电力人应该思考的问题，电力信息的体量十分巨大，编码译码又要求速度，VLIW技术应运而生，这项技
南京师范大学 中北学院 题目：智能电网技术及其应用 班级：881350 学号：15 姓名：梁津铖 专业：电气工程及自动化 专业方向： 指导教师：包宇庆 设计时间：2016.12
智能电网技术及发展前景 摘要：日前全球资源环境压力的不断增大，随着电力市场化进程的不断加快以及用户对电力供出的越来越高的要求，国家安全、环保等各方面都对电网的建设和管理提出了更高的标准。智能电网是国际公认的解决21世纪能源问题的一个重大解决方案。电力与通讯是的双向化是智能电网的一大特色，灵活、清洁、安全、经济、友好等性能都是智能电网是未来电网的发展方向。欧美等发达国家纷纷投入大量的精力，力求在智能电网研究邻域有所斩获。而在中国，在政府及国家电网公司的政策引领推动下，智能电网研究正不断向着建设中国特色智能电网的目标稳步前进。 关键词：智能电网，能源问题，传统电网，国家战略 一、研究的背景及意义 坚强智能电网的发展在全世界还处于起步阶段，没有一个共同的精确定义，其技术大致可分为四个领域：高级智能电网智能电网量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理。高级量测体系主要作用是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行；高级配电运行核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防；高级输电运行主要作用是强调阻塞管理和降低大规模停运的风险；高级资产管理是在系统中安装大量可以提供系统参数和设备（资产）“健康”状况的高级传感器，并把所收集到的实时信息与资源管理、模拟与仿真等过程集成，改进电网的运行和效率。智能电网是物联网的重要应用。 二、智能电网的概述 2.1 智能电网概念 智能电网是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、决策分析技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。 2.2 智能电网的特征 1）稳定可靠：智能电网抗干扰性强，由于自身结构的稳定性，可以很好的
电力通信技术在智能电网中的应用侯钟宝 发表时间：2019-10-18T10:33:28.887Z 来源：《电力设备》2019年第11期作者：侯钟宝 [导读] 摘要：智能电网是未来社会用电发展的趋势。 （国网白城供电公司吉林白城 137000） 摘要：智能电网是未来社会用电发展的趋势。计算机通信技术的发展，给电力事业带来新的机遇和挑战，推动电力事业向更高层次水平发展。现阶段电力行业需要应用现代电力通信技术，创建新型智能电网，满足社会各方面的用电需求。在智能电网建设中，要融合电力通信技术，强化管理，落实智能电网在建设供电中的主体地位，以电力通信技术为支撑，促进电力事业的发展。 关键词：电力通信技术；智能电网；应用 1电力通信技术与智能电网概述 电力系统中重要环节之一是电力通信技术，这一技术贯穿着发电、输电、变电到用电整个过程，是确保大范围内系统集中调度、发供电和电能分配必不可少的重要技术。电力通信技术是实现电力输送方式革新、控制电网和电力商业化运营发展的重要技术支撑，也是实现自动化电力调度、保证电网安全、实现电力系统现代化管理的重要途径和重要保障，是电力系统中不可缺少的技术。电力形成方式的复杂性使得传输电力的要求也较为严格，只有在统一的管理下才能满足传输电力的要求。随着我国对环保事业重视的不断提高，绿色能源这一概念逐渐融入了智能电网的发展和发电方式中。智能电网发展的目的不仅是实现自动化，还要提高电网运行安全性和经济性，提高各方配合。因此，智能电网的发展过程中应结合高新技术，积极运用高新技术，降低电网运行成本，提高电网安全性和经济性，促进电网平衡发展。 2电力通信技术在智能电网应用中的问题 智能电网中的通信平台是智能电网的重要组成部分，而不仅仅是一个通信的渠道，所以，需与智能电网业务合作进行综合规划。电力通信平台是一种开放的网络结构和广泛的通信标，设备与设备之间的信息可以交换和共享。电力通信网络不仅可以扩展到相关的发电、输电、变电站和终端电力设备，还可以提供有效的通信网络来支持数据采集，但是目前智能电网的保护与控制服务存在一些问题，入网的数据容量受限，传输速度有限，传输的稳定性也不可靠。科学技术创新是经济发展的一个重要动力，也是电力通信与智能电网发展的重要动力。但是目前我国的电力通信行业相对来说缺失自主创新，在运行过程中能耗比较大，缺失对节能减排的考虑，在相关设备的生产上自主性不强，进而自主创新也相对缺失。我国电力通信相关的人力资源相对来说也是处于一个急缺的状态。在近些年，我国的通信资源、通信设备成倍数地增长，但是熟悉相关技术的专业人士却增长缓慢，跟不上发展的速度。电力通信行业的人才资源缺失带来了许多用人问题，进而影响到整个智能化电网建设。 3电力通信技术在智能电网中的应用 3.1在输电工程中的应用 电力通信技术在输电过程中的应用，主要是继电保护装置的安全运动、电能和数据传输的控制和调度等。合理使用电力通信技术，可以掌握输电过程中，各个线路的运行情况，使不同的监管部门获得统一的监测信息，促进输电的管理，保证输电过程中的安全性和稳定性。电力企业必须选择适当的通信方法，监控各个电能运输线路，掌握基础终端、实际运行情况等，根据监测信息制定处理方法。 3.2在配电工程中的应用 配电网络本身就具备高效灵活的特点，再结合电力信息通信网络可靠、安全的特点，可以实现在一定水平上的故障发现和处理的自动化，借助这一技术手段来满足储能元件和电源高渗透性的接入要求，很大程度提高了供电质量。将现代信息通信测控技术合理地融入智能配电网中，对将来配电系统的互动、兼容、自愈、集成、优化起到了非常重要的作用，更重要的是极大地促进了智能电网的进一步发展。应用于配电网的特征分析。（1）稳定。当智能电网出现比较大的故障时，仍然能够保持一定的供电能力，确保不会发生大规模的停电事故。如果出现极端天气条件或者是自然灾害的情况，智能电网仍能保持安全稳定的运行，具备良好的预防破坏的能力。（2）自愈。智能电网系统可以实时地对电网进行安全评估和分析，具备强大的预警系统和有效的预防措施，当故障发生时，可以立即自动进行故障诊断，并进行自我修复。（3）兼容。能够兼容可再生能源、适应分布式发电和微电网的接入，使得电网的功能更加完善，实现了和用户有效的互动交流。（4）经济。可以促进开展电力市场与电力交易的工作，完美实现资源的合理配置，大幅度降低电网的损坏，有效提高了能源的利用效率。（5）集成。智能电网有效地实现了电网信息的高度集成和共享，努力实现了规范化、标准化、精细化的电力系统管理工作。 3.3在变电系统中的应用 在变电系统的运行中，一方面为调整不同供配电线缆的运行情况，例如某线路对应供配电区域的用电量上升时，但是该线缆的供配电功率无法满足该区域的用电需求，此时需要将其余供配电线路接入到供电区域的变压器等设备中，提高供配电的功率。另一方面我国当前加大了对清洁能源的应用力度，其中以太阳能和风能发电站的应用范围最广，但是这类清洁能源在应用中，严重依赖发电站的周边自然环境，当环境变化时，发电站的容量、产生的电压等参数都会发生一定变化，自动控制系统要能够通过对这些信息的收集和整理，变更智能电网的运行状态，维持电力系统中的参数稳定性。本文提出的通信系统应用方法为，在电网的配电侧、电网的线路中设置传感器，这类传感器将获取的电网运行参数实时传递到自动控制系统中，该系统记录各类参数的变化时间，系统可以自动制动相应的电网电力调控方法。对于电网中的新型能源发电站，通信系统要分析发电站不同接入节点对电网运行状态的影响，可以应用建模仿真的方式完成分析，制定节点接入方案。 3.4在光伏发电中的应用 近年来，国家大力发展太阳能光伏发电，给予其政策和财政支持，极大地促进了光伏发电技术的发展。分布式光伏电源一般包括电力部门、电力用户以及第三方。为更好地实现分布式能源的管理，需利用通信技术自动化管理分布式电源电压和电功率。太阳能光伏发电系统发电量具有较大的随机性和波动性，输出功率范围波动较大，需量程较宽的计量表满足精度要求。实际运行中，电流和电压互感器是非线性运行，电子电流表在低额度范围内计量精度较低，在25%～100%的额定范围内计量精度较高。因此，需进一步加大通信技术在电网应用中的研究。 3.5在新能源领域中的应用 伴随着我国社会生态环保建设工作的不断深入，人们绿色环保意识的不断提升，对整个电力行业建设发展提出了更高的要求。现代电
智能电网中通信技术的应用 发表时间：2019-09-18T16:04:28.390Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：张翼 [导读] 摘要：当今社会，随着科技的日益发展尤其是电力通信领域的不断进步，电网系统的发展和布局也逐渐进入智能化时代。 (深圳市城市规划设计研究院有限公司广东省深圳市 518028) 摘要：当今社会，随着科技的日益发展尤其是电力通信领域的不断进步，电网系统的发展和布局也逐渐进入智能化时代。以往常常采用的输电线路开始被通信电缆和光缆所代替。新型材料的研发与使用使得电网系统的硬件部分的水平大大提升，新兴高科技的不断涌出也使得电网系统的软件部分实现快速的飞跃，二者一同构建出智能电网的新时代。本文在讲述我国电力通信技术的发展路径的基础上对智能电网的实际应用范围和现状进行了深入的分析。并基于以上了解，得出电力通信技术与智能电网的关系，及现存的主要问题，以期为后续的针对性的改进措施提供指导。 关键词：电力通信技术；智能电网；输电线路 正文： 新科技技术的发展与管理模式的不断创新对于我国电力事业的长远进步是一种强有力的推进器。其中，我国电力事业现如今的一个重要建设方向则是智能电网的构建与优化，在这个过程中，电力通信起着至关重要的作用，全方位、多角度地影响着。智能电网的发展。基于这一前提，对电力通信技术地位的认识和应用的掌握是保证我国智能电网运行的前提。我们应该认识到，由于智能电网中不仅有科技的作用，更重要的是离不开人的力量，因此智能电网的水平应该从这两个方向努力，切实的保证电力系统的良好运行，为各个行业的发展、进步维持必要的先决条件。我们必须认识到电力通信技术在智能电网中的实际应用状况。 一、相关概念解释 电力通信技术是任何国家建设电力系统不可或缺的一个闭环，也是实现现代电力企业管理的重要实践途径之一。它在发电、输电和变电中都有着重要的应用。为了保证实际生产生活中供电的平稳，就必须足够重视电力通信技术，不断地令这一进步的技术为电力输送提供更好的安全性和高效率，最终为我国电网和各个行业的正常运转提供支持。电力形成和输送的难度和危险性使得我们对电力通信技术提出了更高的要求，如环保性和成本问题。但这些问题的回答和困难的解决并不是短时间内能够得出的，只有在先进科技的帮助下，才能够在电力建设和运行中促使电力系统的发展之路越来越宽阔。 二、电力通信技术的发展历程 电力通信技术的不断进步便捷着人们的生活；与此同时，人们也会对这一技术提出更高的期待，对这种技术带来的功效提出更高的预期。二者的关系是相互作用，并不断促进的。这个过程中，电力通信技术的持续飞跃使其成为电力系统的有力支撑，同时也促进者整个电力行业的向前进步与扩展。 电力通信技术包括多种技术。随着人们对电力信息传递效果的要求越来越严格，同轴电缆的必断不断的涌现出来，成为了限制电力发展进步的负面元素。值得欣慰的是，研究发现光纤技术可以使人们从同轴电缆的种种限制中解脱出来。光纤技术不仅具有传输速度快、易于安装铺设等多种的优点，其精准度也远远高过同轴电缆。发展至今已经几乎完全取代了同轴电缆。除了光纤技术，连续网络也是电力技术发展中的重要技术之一。它通过纵横接线器之间的连接进行信息的交流传输，尽管信息的传输完整度较高，但这种技术的复杂性也过高。程控交换通过利用计算机技术实现对信息的储存和交换控制，大大减轻了人力的后续维护情况。更重要的是，利用这一技术制成的程控交换交换机同时融合了硬件与软件，后续的电力信息技术不断地向软件靠近。此外还出现的移动通信技术、数字通信技术等都使得电力通信在应用模式中的适用性更加精确。 三、电力通信技术在智能电网中的作用 （一）使电网向多元化方向发展 由于智能电网的发展使得其必须有满足多个不同客户和不同需求的特点，因而智能电网的构建需要满足多种功能，也即使电网向多元化不断迈进。智能电网即电力系统向智能化不断靠近，加快其发展经营的范围，无论是硬件方面还是软件系统都必须借助于人工智能。 （二）增强电网的保密性 多种通信技术和学科在保证智能电网的不断发展的同时，增强了电力信息在储存和传输过程中的保密性，弥补了传统电网技术中有较大概率出现数据泄露现象的缺点，能够有效地减少外界信息的干扰，增强硬件与软件的结合的紧密程度。 （三）扩大电网的覆盖范围 各个电力通信技术的优越性使得智能电网中的通信功能的范围不断扩大，为智能电网多角度的覆盖情况提供最基础、最重要的技术支持。此外，通信的行业服务范围和空间的覆盖范围也不断向扩大化发展。 四、电力通信技术在智能电网中的应用 （一）绿色能源的利用 科技的进步不仅带来了经济的发展，也使人们对绿色环保提出来了新的要求，希望在传统输电网络中，经过合理的再创造，尽量使用并产生清洁能源、可再生能源和绿色环保的能源。这一要求的具体实践极大地增强了电网建设、管理、运行的智能程度。 （二）配电网络的应用 配电网络作为电力系统中不能被替代的组分之一，在传感器和信息技术的加成下，在故障的发现和后续处理方面有着卓越的性能，极大地提升并改善了电网在运行过程中的灵活程度。配电网络还同时作用于整个电网系统，能够优化只能电力系统的功能和效率。 （三）变电网络的应用 电力系统的数据想要完整、迅速地传输给信息交换的中心，必须同时具备硬件设施、信息本体和系统。在三者密切地配合下，信息在控制中心被接收后才能给出正确的指导反馈。其中，变电网络作为每一个用户获取电信号前的最后一个步骤，智能电网会凭借数据检测设施完成控制电信号的任务。 五、总结 综上所述，智能电网能够促进我国通信行业的向前迈进，也是实现用电安全和自动化的必经之路。在这一社会历史时期，要想良好地建设并维护智能电网系统，必须认识到电力通信技术的重要性。在这个过程中，借助各种通信技术促进电网的不断飞跃。
文献综述 题目：智能电网综述 姓名：杨赫 班级：09电气2班 学号：13894056
智能电网综述 摘要: 智能电网（Smart Grid）是当今世界电力系统发展变革的最新动向，被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。本实验报告通过阅读大量的国内外文献，介绍了智能电网的发展背景、智能电网的概念和特点、国内外的发展现状、以及未来的发展趋势。关键词: 智能电网;特点；背景；发展现状;发展趋势 引言 当前，节能减排、绿色能源、可持续发展成为各国关注的焦点。人类能源发展面临的第一挑战，是以可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的创新体系，以信息技术彻底改造现有的能源利用体系，最大限度地开发电网体系的能源效率。因此期望通过一个数字化信息网络系统将能源资源开发、输送、存储、转换(发电)、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其它用能设施连接在一起，通过智能化控制实现精确供能、对应供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到全新的水平，将污染与温室气体排放降低到环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益达到一种合理的状态。这就是智能电网的思想。 智能电网是经济和技术发展的必然结果，具体是指利用先进的技术提高电力系统在能源转换效率、电能利用率、供电质量和可靠性等方面的性能。智能电网的基础是分布式数据传输、计算和控制技术，以及多个供电单元之间数据和控制命令的有效传输技术。 针对智能电网技术，美国和欧洲已经形成强大的研究群体，研究内容覆盖发电、输电、配电和售电等环节，许多电力企业也在如火如荼地开展智能电网建设实践，通过技术与具体业务的有效结合,使智能电网建设在企业生产经营过程中切实发挥作用，最终达到提高运营绩效的目的。 一、智能电网的发展背景 在过去30年间, 虽然信息、通信技术发生了翻天覆地的变化, 但日渐老化的美国电网并没有陈旧老化的电力设施、与数字信息技术脱节的二次控制系统及巨额投资改造计划, 痛定思痛, 决心利用日新月异的信息技术对电网进行彻底改造, 以期建成一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的电力系统。 在欧洲, 智能电网建设的驱动因素可以归结为市场、安全与电能质量、环境等三方面。欧洲电力企业受到来自开放的电力市场的竞争压力, 亟须提高用户满意度, 争取更多用户。因此提高运营效率、降低电力价格、加强与客户互动就成为了欧洲智能电网建设的重点之一。与美国用户一样, 欧洲电力用户也对电力供应和电能质量提出了更高的要求。而对环境保护的极度重视以及日益增长的可再生能源并网发电的挑战, 则造成欧洲智能电网建设比美国更为关注可再生能源的接入。为此, 欧盟于2005年成立“智能电跟上技术变革的步伐, 用户也对电力供应提出了越来越高的要求, 国家安全、环保等各方面政策都对美国电网的建设和管理提出了更高的标准。为了争取更多用户, 在市场竞争中取胜, 美国各电
全球智能电网发展综述 发布时间：2010年06月30日 ? o分享 ?推荐 ?打印 ?收藏 文/马春雷智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是２１世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。在2003年美加两国大停电事件之后，面对陈旧老化的电力设施、与数字信息技术脱节的二次控制系统以及巨额的投资改造计划，美国电力行业痛定思痛，决心利用日新月异的信息技术对电网进行彻底改造，以期建成一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的电力系统。欧盟则根据可再生电源和分布式电源发展的要求，积极开展实时监控和远程控制的研究，以实现电源的“即插即用”的，使其提供更友好、更灵活的接入方式并实现与用户的互动。 欧美电力行业认识到，随着全球资源环境压力的不断增大、电力市场化进程的不断推进以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，未来的电网必须更加适应多种能源类型发电方式的需要、更加适应高度市场化的电力交易的需要，以及更加适应客户的自主选择需要。为此不同的国家和组织都不约而同地提出要建设具有灵活、清洁、安全、经济、友好等性能的智能电网，将智能电网视为未来电网的一个发展方向。尽管全球对于智能电网的研究与实践目前尚处于起步阶段，但是建设智能电网已经成为世界电力行业的一种美好愿景，如果这个目标得以实现，将不仅仅是电力产业结构链众多厂商的重新洗牌，更重要的是会带来整个信息、通信、能源消费、材料、环保及生活方式的改变。这被普遍认为是继蒸汽机、电力和互联网之后的“第四次工业革命”的基础，必将进一步推动电力工业的变革与进步。 中国及全球智能电网发展历程： 2000年5月，中国科学院院士卢强发表《数字电力系统（DPS）》
电力通信技术在智能电网中的应用 摘要在科学技术不断发展的背景下，各种通信技术应运而生，计算机通信应用技术是目前较为先进的科学技术，其出现与发展给各行各业带来了巨大的发展潜力，其中也包括电力事业，计算机通信技术在电力行业中也得到了十分广泛的应用，使得智能电网的工作得到了进一步推进，有利于提升电网智能化水平。因此，在实际工作过程中，必须要对智能电网中的电力通信技术进行准确掌握，并且将通信技术的建设与电网的建设紧密相连，共同促进智能电网的建设。 关键词电力通信技术；智能电网；应用 前言 近些年，我国信息技术得到飞速发展，智能电网是电力创新应用的具体表现，也是电力通信行业新的机遇和挑战，拥有无限的发展潜力。当然，电力行业也在不断地推进我国现代化的发展方向，相关行业和政府越来越重视电力通信技术在智能电网中的应用建设，为电力行业的发展创造新的需求，同时也间接表明，电力通信技术在智能电网中的地位。所以，作为智能电网发展的重要内容，电力通信技术在智能电网中的应用范围也将随着社会发展而不断扩大。 1 电力通信和智能电网 1.1 电力通信 简单来说，电力通信属于各电力部门相互通信的过程。随着电力行业不断发展，电力通信至今已有不止60年的发展历史。最初，电力系统只是借助这些通信方式进行调度，处理事故。比如，电力线载波、电缆，其发展规模并不大。随着经济飞速发展，电力负荷也飞速增长，电力系统已提出全新的要求。在现代电力系统中，电力通信是不可或缺的关键性组成要素，可以保证较大范围中电力系统集中调度，有效提高发供电安全性、经济性，确保电能科学分配。电力通信也是电力市场商业化运营的关键所在，是调度自动化、电网安全顺利实现的重要保障。 1.2 智能电网 智能电网是通过智能化信息网络实现电力系统的整个配电的流程，打通信息和输送这一关，建立电网管理、信息控制等新技术，并通过智能化管理途径实现电网与信息的整合，全面实现电力系统整个配电阶段的自动化、智能化需求，确保了电力生产到输送阶段的安全性、可靠性、经济性、便携性。当前，所有的电力企业均围绕智能电网展开规划，并将电力系统中存在的先进技术和新类业务结合起来，从而取得最大效益。智能电网的结构是基于安全性对参与到电力系统中的软硬件进行及时的反应，以此来确保电力系统的平衡性[1]。
智能电网的关键技术及发展综述陈君 发表时间：2020-01-09T11:20:31.787Z 来源：《电力设备》2019年第19期作者：陈君张蔓娴白翠芝蒋雪梅 [导读] 摘要：将信息技术、自动化技术以及智能通信技术应用到现有的供电网络中，使其具备智能化特征的电力工程，便称为智能电网。 （云南信和科技有限公司云南省昆明市 650000） 摘要：将信息技术、自动化技术以及智能通信技术应用到现有的供电网络中，使其具备智能化特征的电力工程，便称为智能电网。智能电网的出现以及推广，极大地促进了电力能源的生产效率和使用效果，对于国民经济发展和人们生活水平提高，都有着积极作用。 关键词：智能电网；关键技术；发展展望 1简述 1.1智能电网概念的产生 作为现代化的新型电网，智能电网在物理电网的基础上，融合了先进的通信技术、计算机技术、自动化控制技术、传感测量技术等多种先进技术，集自动化控制、宽带通信和智能化分布等多种系统于一身，能够确保电网建设中的每个环节都能够实时互动，实现无缝连接，让电网运行更加安全可靠。早在2001年，意大利国家电力公司，通过对3000万台的智能电表进行改造与安装，建立了智能化计量网络，实现了峰谷平计量的功能。随后在2005年，加拿大Mark Campbell对电网进行了深入研究，发明出一种技术，能够降低建筑在高峰期的耗电量，其借助的是“群体行为”原理，对建筑中的电气设备进行协调。与此同时还发明了无线控制器，能够对有效连接建筑中的电气设备并进行控制，这是“智能电网”的表现之一，能够对电气设备进行智能化控制，进而实现能源的有效利用。在2006年，美国IBM公司和专门的研究机构共同研发了“智能电网”的解决方案。其从技术的角度出发，利用仪表、传感器以及数字控制和分析工具，对发电的运行状态进行监测，同时收集输配电以及供电等相关设备的运行数据，再借助网络系统对数据进行分析和挖掘，目的在于提升电网运行的安全可靠性，优化电力系统管理。这便是早期智能电网概念的起源。 1.2智能电网的主要特点 ①坚强与自愈。 这是智能电网最为显著的特点之一，智能电网的自愈性主要表现在运行过程中，能够对运行状态进行实时监测，同时进行安全评估，具备强大的防控和预警能力，可以对故障进行自动检测与分析。在电力系统运行过程中，如果出现了大的故障和干扰，智能电网能够有效实现故障隔离，同时进行自我修复，避免大面积停电情况的发生，提高了电网运行的稳定性，有效抵御自然灾害以及人为造成的破坏，保证电力系统运行安全。 ②兼容与整合 能够合理有序接入多种不同类型的电源，譬如分布式、集中式发电等，都能够在智能电网中实现无缝接入，以满足用户不同的需求。同时还能够加强与用户的交互性，能够为用户提供增值服务。除此之外，网络信息可以采用统一的平台和模型高度集成、共享和整合，实现标准化和精益化管理要求。 ③经济与优化 智能电网能够推动电力运营的有效运行，进一步实现资源配置优化，提高能源利用率，降低电能损耗，通过对电能结构进行合理优化，可以在保证用户电能需求的基础上，减少投资以及维护的成本。 1.3我国智能电网发展现状 当前我国已经对智能电网相关技术有了很多的研究，其中输电技术已经步入了世界先列，对于配电智能化相关技术也在不断探索研究中。在2007年，我国华东电网为提高大型电网的运行稳定，开始着手研究交互式智能电网的相关项目，同时构建了集高级调度中心和智能电网试点相统一的信息平台。于2008年，华北电网展开对智能电网的建设研究，将重点放在智能化调度系统上，针对智能电网架设了专门的信息化结构，研发清洁能源技术，为我国的智能电网建设发展奠定基础。在2009年初，国电网公司立足于智能电网的研究现状，对国外先进的技术进行探索和学习，对我国特色的智能电网建设制定发展计划和技术框架，推出了一系列的研究课题。2013年5月，国家联合电网公司以及中国电力协会为此召开了专门会议，针对智能电网正式启动综合标准化试点工作。 2智能电网的关键技术 2.1建立坚强、灵活的电网结构 分析我国电网的现状，发现其一次结构还相对薄弱，所以在智能电网建设中，一定要提高电网结构的坚强、灵活性，这是保证可再生能源接入时，网架能够承受一定的冲击。鉴于我国电力能源分布不平衡以及电网布局不均的情况，要进一步对各级电网尤其是特高压电网规划的关键技术进行优化，这就需要加强对点对点或点对输电网、直流电网以及特高压电网等网络结构工程的建设工作。同时对主网架构的设计要随着电网规模的不断扩大而提高，还要为极端气候、突发事件给电网运行带来的影响做好相应措施，建立灵活的电网拓扑结构，增强电网运行的安全性。 2.2可再生能源和分布式能源的接入技术 随着可再生能源紧缺、世界环境污染严重，全球开始将发展目光放在了可再生清洁能源上，我国也在积极探索清洁能源的发电项目，但这些项目多建设于偏远地区。我国地域广阔，可再生能源容易受到环境的影响，因此能源发电情况具有间歇性和波动性的特点，这不利于电网的稳定运行，无法解决可再生能源接入电网带来的间歇性和波动性，便会让当地的电网一直处于不稳定的状态，不能为电源的接入和传输提供保障，直接影响到各种分布式能源的大规模接入电网。为了更好的将可再生能源接入电网中，对电力数据进行高速、双向读取，必须要建立能源互联系统，该系统基于分布式可再生能源，包含储能装置、变流装置、智能能量管理以及智能终端等系统。其中对智能能量系统进行可视化操作，不仅能够实现常规的管理工作，还能够让可再生能源实现“即插即用”的功能，让并网与孤岛运行之间实现自主切换；储能装置则可以有效改善电能的质量，进一步提高系统的运行稳定；电力电子变压器则能够将能量进行控制和转换，让可再生能源的发电能够符合接入电网的要求，进一步实现绿色发电。 2.3实现开放、标准、集成的电子通信系统 要想更好地解决电力系统运行中数据信息的通信问题，应该在电网原来的通信方式基础上，充分借助先进的智能网络技术以及光传输技术等，进一步形成智能光纤信息通信。在智能电网中，其最终的目标是和用户终端形成连接，将生产的电能以多样化方式提供给用户。
1 智能电网无线通信需求 坚强智能电网建设是一项高度复杂的系统工程，包括发电、输电、变电、配电、用电、调度6个环节以及支撑各个环节的通信信息平台，南网智能电网发展规划架构体系在全面贯通的通信网络领域提出：加强信息通信基础设施建设，构建大容量、安全可靠的光纤骨干通信网，采用多种手段构建泛在的配电通信接入网，保障电网安全稳定、灵活可靠运行，满足现代能源体系建设的信息交互需要。与传统配电网相比，智能配电网技术将进一步拓展对配电网全景信息的获取能力，以坚强、可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础，以服务生产全过程为需求，整合系统各种实时生产和运营信息，通过加强对电网业务实时动态的分析、诊断和优化，为电网运行和管理人员提供更为全面、完整和精细的配电网运营状态图，并给出相应的辅助决策支持，以及控制实施方案和应对预案，最大程度地实现更为精细、准确、及时、绩优的配电网运行和管理。 在智能配电网、智能用电技术领域，国内两大电网公司优先选用光纤专网通信方式。技术形式上，主要采用无源EPON 及工业以太网交换机，但在具体实施应用时智能配电网、智能用电存在较多问题：（1）业务终端节点多，位置分散；（2）通信光缆城区施工难度大，工期长，需要挖开路面或架空；（3）大量配用电终端所在地点光纤无法铺设；此时为了解决以上难点问题，通信方式只能依赖无线通信方式，无线通信是有线通信的拓展与补充，解决“最后1km”的接入问题，是快速建设电力通信专网的最佳选择。 与前几代移动通信技术相比，5G 具有超大带宽超高速率、高可靠超低时延、超多连接等特点，网络能力极大提升。智能电网是5G 在垂直行业的典型应用之一。其中，5G “高速 率”的特性可满足巡检机器人、无人机巡检、应急通信等智能电网大视频应用需求，“低时延”的优势可助力电网企业实现智能分布式配电自动化，而“广连接”则对应各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长趋势测试结果显示，在外场真实复杂的网络环境中，5G 低时延特性得到了充分体现，端到端平均时延在10毫秒以内，可有效满足智能电网的差动保护、配网自动化和用电自动化需求。同时，核心网段和传输网段切片特性可满足电网的物理和逻辑隔离需求。通过对电力行业充分的需求调研、讨论和分析，从中识别并筛选出智能电网对于无线通信具有的广泛需求。 具体业务需求上，主要有以下几类。（1）智能分布式配电自动化 配电自动化（DistributedAutomation）是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。 （2）毫秒级精准负荷控制 专变用户用电信息自动采集及有序用电管理，具有数据采集、防盗电、控制负荷等功能。带宽需求约2.4kbps。 从业务影响、用户体验等角度出发，希望尽可能做到减少对重要用户的影响，通过精准控制，优先切除可中断非重要负荷，例如电动汽车充电桩、工厂内部非连续生产的电源等。 （3）用电信息采集和用户服务 将通信网络延伸到用户家庭，可实现用户用电信息、电力交易信息发布及用户用电智能管理等智能电网用户服务功能。用电信息采集业务是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、